KR20120011482A - 선박용 방향타 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 프로펠러 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 방향타에 관한 것으로서, 상부와 하부가 각각 프로펠러 세로축 중심라인을 기준으로 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 편향되어 일정각도의 비틀림 단면 형상을 가지면서 상부와 하부의 중간에 위치하며 프로펠러 가로축 중심라인 근방의 천이영역에서 상부와 하부의 연속면을 형성할 수 있도록 변곡부를 형성한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 상부와 하부가 비대칭 단면을 형성함으로써 프로펠러 후류에 의한 방향타 표면의 캐비테이션을 억제하는 이점이 있다. 또한, 상부와 하부가 연속면을 형성함으로써 종래 비대칭 방향타에서 발생하였던 상부와 하부의 단층 부위의 캐비테이션을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

선박용 방향타{SHIP RUDDER}

본 발명은 선박용 방향타에 관한 것으로서, 특히 선박의 프로펠러 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 선박용 방향타에 관한 것이다.

일반적으로 선박이 파도나 바람 등 각종 교란력에 대항하여 계속해서 일정한 침로를 유지하기 위함은 물론 선박을 선회 또는 정지 또는 후진시키기 위해서는, 이에 대응된 기능을 발휘할 각종 선박용 장치가 필수적으로 요구된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 선박용 장치 중 방향타(1:Rudder)는 프로펠러(2)를 추진장치로 하는 선박(3)에 장착되어 이용되는 것으로서, 선박(3)의 프로펠러(2) 후방에서 프로펠러(2)의 중심축을 경계로 하여 대칭되는 유선형 단면 형상을 가지며, 스티어링 기어(Steering Gear), 러더 스톡(Rudder Stock) 등에 의해 회동 한다. 이러한 방향타(1)는 프로펠러(2)에서 발생된 회전류를 정류하여 저항 증가를 최소화시키고, 방향타(1)의 회전으로 발생된 힘은 선박의 조종 성능에 기여한다. 도 1에서 도면 부호 4는 방향타 앞날이다.

한편, 고속으로 항해하는 컨테이너선의 경우, 종래 혼타(Semi-spade rudder)에서 발생하는 캐비테이션의 영향을 벗어나기 위하여 비대칭 방향타(Twisted spade rudder)를 적용하는 경우가 증가하고 있다.

도 2는 종래 비대칭 방향타를 설명하기 위한 개념도이다. 이러한 비대칭 방향타(5)는 프로펠러 세로축 중심라인을 기준으로 비대칭 단면을 형성하고, 프로펠러 가로축 중심라인을 기준으로 상부와 하부가 단층(6)에 의해 나누어져 있다. 즉, 프로펠러 가로축 중심라인에서 불연속면이 형성되어 있는 것이다. 그런데, 이러한 비대칭 방향타(5)는 단층 부위에서 추가적인 캐비테이션이 발생하는 문제점이 있다. 도 2에서 도면 부호 7은 방향타 앞날이다.

상술한 비대칭 방향타(5)의 문제점을 해결하기 위한 형태로서, 도 3에 도시한 바와 같이 단층 위에 벌브(8)를 삽입한 비대칭 방향타(9)를 예로 들 수 있다. 그런데, 이러한 비대칭 방향타(9)는 벌브(8) 제작의 어려움이 있을 뿐만 아니라 벌브(8) 부위에서 캐비테이션이 발생하고 방향타의 조향각도에 따라 프로펠러 보오텍스(Vortex) 캐비테이션에 취약해질 수 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프로펠러 후류에 의한 방향타 표면의 캐비테이션을 억제할 수 있도록 된 선박용 방향타를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선박용 방향타는 선박의 프로펠러 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 방향타로서, 상부와 하부가 각각 프로펠러 세로축 중심라인을 기준으로 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 편향되어 비틀림 단면 형상을 가지면서 상부와 하부의 중간에 위치하며 프로펠러 가로축 중심라인 근방의 천이영역에서 상부와 하부의 연속면을 형성할 수 있도록 변곡부를 형성한 것을 특징으로 한다.

여기에서, 주강품을 적용하여 연속면 형성을 위한 변곡부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상부에는 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 일정거리 이격되어 방향타 앞날이 형성되고, 하부에는 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 일정거리 이격되어 방향타 앞날이 형성됨으로써 비틀림 단면 형상을 가지며, 천이영역에는 상부에 형성된 방향타 앞날의 하측단과 하부에 형성된 방향타 앞날의 상측단을 연결하는 선상에 방향타 앞날이 선형적으로 형성됨으로써 변곡부를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상부와 하부가 비대칭 단면을 형성함으로써 프로펠러 후류에 의한 방향타 표면의 캐비테이션을 억제하는 이점이 있다. 또한, 상부와 하부가 연속면을 형성함으로써 종래 비대칭 방향타에서 발생하였던 상부와 하부의 단층 부위의 캐비테이션을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상부와 하부의 연속면 형성을 위한 변곡부를 주강품을 이용함으로써 변곡부 형성이 수월하여 방향타 제작이 용이하며 변곡부의 형상을 용이하게 조정하여 설계할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 방향타의 설치 개념도.
도 2는 종래 비대칭 방향타를 보여주는 개념도.
도 3은 종래 벌브가 적용된 비대칭 방향타를 보여주는 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 선박용 방향타를 보여주는 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 선박용 방향타의 단면 형상을 보여주는 개념도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 선박용 방향타를 설명하기 위한 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 선박용 방향타의 단면 형상을 보여주는 개념도이다. 도 4에서 왼쪽 도면은 방향타의 측면도이고, 오른쪽 도면은 방향타의 정면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 프로펠러 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 선박용 방향타(100)는 상부(110)와 하부(120)가 각각 프로펠러 세로축 중심라인(10)을 기준으로 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 편향되어 일정각도의 비틀림 단면 형상을 가지면서 상부(110)와 하부(120)의 중간에 위치하며 프로펠러 가로축 중심라인(20) 근방의 천이영역(130)에서 상부(110)와 하부(120)의 연속면을 형성할 수 있도록 변곡부를 형성한다.

상술한 바와 같이, 첫째로, 본 발명에 따른 선박용 방향타(100)는 방향타(100)의 상부(110)와 하부(120)가 각각 프로펠러 세로축 중심라인(10)을 기준으로 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 편향되어 비틀짐으로써 비대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 상부(110)와 하부(120)의 비틀림에 의한 비대칭은 프로펠러의 후류에 대응하여 방향타 표면의 캐비테이션을 절감할 수가 있다.

구체적으로, 상부(110)와 하부(120)의 비틀림에 의한 비대칭은, 상부에는 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 프로펠러 세로축 중심라인(10)으로부터 일정거리(A)만큼 일정하게 이격되어 방향타 앞날(111)이 형성되고, 하부(120)에는 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 프로펠러 세로축 중심라인(10)으로부터 일정거리(-A)만큼 일정하게 이격되어 방향타 앞날(121)이 형성되는 형태로 구현될 수가 있다.

부연하자면, 상부(110)의 방향타 앞날(111)은 상부 상측단 단면 형상(110a) 및 상부 하측단 단면 형상(110b)과 같이 프로펠러 세로축 중심라인(10)을 기준으로 α°~β°기울어져 위치하고, 하부(120)의 방향타 앞날(121)은 하부 상측단 단면 형상(120a) 및 하부 하단측 단면 형상(120b)과 같이 프로펠러 세로축 중심라인(10)을 기준으로 γ°~ｚ°기울어져 위치하는 것이다. 참고적으로, 도 4에 도시한 선박용 방향타(100)의 형상에서 방향타 앞날(111)이 일정거리(A)만큼 일정하게 이격되어 형성될 수 있도록 α°〈β°〈γ°〈ｚ°관계를 가지며, ｚ 각도는 8°이하이다.

상술한 바와 같이, 둘째로, 본 발명에 따른 선박용 방향타(100)는 프로펠러 가로축 중심라인(20) 부근에서 상부(110)와 하부(120)를 별도의 단층없이 연속면 형성을 위한 변곡부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 프로펠러 가로축 중심라인(20) 부근에 형성되는 변곡부는 프로펠러 허브 보오텍스(Vortex)의 영향을 줄일 수 있다.

구체적으로, 변곡부는, 상부(110)에 형성된 방향타 앞날(111)의 하측단과 하부(120)에 형성된 방향타 앞날(121)의 상측단을 연결하는 천이영역(130)의 선상에 방향타 앞날(131)이 선형적으로 형성되는 형태로 구현될 수가 있다.

한편, 본 발명에 따른 선박용 방향타(100)는 주강품을 적용하여 연속면 형성을 위한 변곡부를 형성할 수 있다. 이와 같이, 변곡부를 철판이 아닌 주강품을 적용함으로써 제작이 보다 용이할 뿐만 아니라 주변 철판과의 조립을 보다 원활하게 수행할 수가 있다.

본 발명에 따른 선박용 방향타(100)의 작용을 설명하기로 한다.

다음의 표 1은 도 2,3에 도시한 종래 비대칭 방향타(종래 제품1,2)와 본 발명의 방향타를 비교한 것이다.

	본 발명품	종래 제품1	종래 제품2
비대칭 여부	○	○	○
상하부 단층 여부	×	○	×
허브 보오텍스 영향	小	大	中
제작성	용이	용이	어려움

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 방향타는 상부와 하부가 비대칭 단면을 형성함으로써 프로펠러 후류에 의한 방향타 표면의 캐비테이션을 억제할 수가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 선박용 방향타는 단층 없이 상부와 하부가 연속면을 형성함으로써 종래 제품1에서 발생하였던 상부와 하부의 단층 부위의 캐비테이션을 방지할 수가 있으며, 또한 종래 제품1,2보다 방향타의 조향각도에 따라 프로펠러 허브 보오텍스의 영향이 상대적으로 작다.

그리고, 본 발명에 따른 선박용 방향타는 상부와 하부의 연속면 형성을 위한 변곡부를 주강품을 이용함으로써 변곡부 형성이 수월하여 종래 제품2보다 제작이 보다 용이할 뿐만 아니라 변곡부의 형상을 자유롭게 조정하여 설계할 수가 있다.

한편, 본 발명에 따른 선박용 방향타를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 프로펠러 세로축 중심라인 20 : 프로펠러 가로축 중심라인
30 : 방향타 회전축 100 : 선박용 방향타
101 : 방향타 앞날 110 : 상부
111 : 상부 방향타 앞날 120 : 하부
121 : 하부 방향타 앞날 130 : 천이영역
131 : 천이영역 방향타 앞날 110a : 상부 상단측 단면 형상
110b : 상부 하단측 단면 형상 120a : 하부 상단측 단면 형상
120b : 하부 하단측 단면 형상

Claims (3)

1. 선박의 프로펠러 후방에 설치되어 선박의 이동 방향을 조정하는 방향타(100)로서,
   상부(110)와 하부(120)가 각각 프로펠러 세로축 중심라인(10)을 기준으로 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 편향되어 비틀림 단면 형상을 가지면서 상부(110)와 하부(120)의 중간에 위치하며 프로펠러 가로축 중심라인(20) 근방의 천이영역(130)에서 상부(110)와 하부(120)의 연속면을 형성할 수 있도록 변곡부를 형성한 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
2. 청구항 1에 있어서,
   주강품을 적용하여 연속면 형성을 위한 변곡부를 형성한 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.
3. 청구항 1에 있어서,
   상부에는 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 일정거리(A) 이격되어 방향타 앞날(111)이 형성되고, 하부(120)에는 프로펠러의 회전방향과 반대방향으로 일정거리(-A) 이격되어 방향타 앞날(121)이 형성됨으로써 비틀림 단면 형상을 가지며,
   천이영역(130)에는 상부(110)에 형성된 방향타 앞날(111)의 하측단과 하부(120)에 형성된 방향타 앞날(121)의 상측단을 연결하는 선상에 방향타 앞날(131)이 선형적으로 형성됨으로써 변곡부를 형성한 것을 특징으로 하는 선박용 방향타.

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